第2节牛顿第二定律两类动力学问题一、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比,与物体的质量成反比.加速度方向与合外力方向相同.2.表达式:F=ma.提示:力是产生加速度的原因,但加速度的大小是由力和质量共同决定的.3.适用范围:适用于惯性参考系中宏观物体的低速运动.自主探究如图所示,超市中顾客随自动扶梯一起向上匀加速运动.已知扶梯倾角为θ,顾客质量为m,加速度为a.若求扶梯对顾客的支持力或摩擦力,你有何思路?答案:分析顾客的受力,将加速度沿水平、竖直方向分解,然后根据牛顿第二定律列方程求解.二、力学单位制1.国际单位制:由基本单位和导出单位一起组成.2.基本单位:基本物理量的单位.力学中的基本物理量有质量、长度和时间,它们的国际单位分别是kg,m和s.3.导出单位:由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.三、牛顿第二定律的应用1.两类动力学问题(1)已知受力情况,求物体的运动情况.(2)已知运动情况,求物体的受力情况.2.解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”,由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解,具体逻辑关系如图:1.思考判断(1)物体所受合外力越大,加速度越大.(×)(2)F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关.(√)(3)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的单位关系.(√)(4)应用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是加速度.(√)(5)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位.(×)2.(多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是(BC)A.物体的质量跟外力成正比,跟加速度成反比B.加速度的方向一定与合外力的方向一致C.物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比D.由于加速度跟合外力成正比,整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍解析:物体的质量是物体所含物质的多少,与外力、加速度无关,故A项错误;整块砖的重力是半块砖重力的二倍,但是前者质量也是后者质量的二倍,所以D项错误;由牛顿第二定律可知,B,C项正确.3.在国际单位制(简称SI)中,力学和电学的基本单位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培).导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为(B)A.m2·kg·s-4·A-1B.m2·kg·s-3·A-1C.m2·kg·s-2·A-1D.m2·kg·s-1·A-1解析:根据P=UI,P=Fv,F=ma可导出U=,即1V=1=1m2·kg·s-3·A-1,B项正确.4.(多选)一物体重为50N,与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,现加上如图所示的水平力F1和F2,若F2=15N时物体做匀加速直线运动,则F1的值可能是(g取10m/s2)(ACD)A.3NB.25NC.30ND.50N解析:若物体向左做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知F2-F1-μG=ma>0,解得F1<5N,A正确;若物体向右做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知F1-F2-μG=ma>0,解得F1>25N,C,D正确.考点一牛顿第二定律的理解1.牛顿第二定律的性质瞬时性a与F对应同一时刻因果性F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力同一性(1)加速度a相对于同一惯性系(一般指地面)(2)a=中,F,m,a对应同一物体或同一系统(3)a=中,各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律,即ax=,ay=2.合外力、加速度、速度间的关系(1)物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系.(2)合外力与速度同向,物体加速;合外力与速度反向,物体减速.(3)a=是加速度的定义式,a与v0,vt,vt-v0无直接关系;a=是加速度的决定式.[例1](多选)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是(CD)A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B.由m=可知,物体的质量与其所受的合力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=可知,物体的加速度与其所受的合力成正比,与其质量成反比D.由m=可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出解析:牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,但物体的质量是由物体本身决定的,与受力无关;作用在物体上的合力,是由和它相互作用的物体作用产生的,与物体的质量和加速度无关.故A,B错误,C,D正确.[针对训...
